Am europäischen Kernforschungszentrum Cern in Genf läuft ein Experiment, das die Grundlagenforschung grundlegend verändern könnte: Erstmals sollen Antimaterie-Teilchen per Lkw über mehrere Kilometer transportiert werden. Rund 100 bis 1000 Antiprotonen werden dazu in einer speziellen Vorrichtung aus dem Labor gefahren und auf eine etwa halbstündige Testfahrt geschickt, die sich über rund fünf Kilometer ausschließlich über das Cern-Gelände erstreckt. Die Physiker Stefan Ulmer und Christian Smorra von der Universität Düsseldorf sprechen von „absolutem Neuland“ und betonen, dass „nie zuvor etwas Ähnliches bewerkstelligt“ worden sei.

Die Fracht gilt als extrem empfindlich: Antimaterie wird in Form von Antiprotonen in einem Vakuum gehalten und von supergekühlten Magneten stabilisiert. Gerät sie in Kontakt mit normaler Materie, wird sie in einem kurzen Energieschub ausgelöscht. Untergebracht sind die Teilchen in einer rund 1.000 Kilogramm schweren „transportablen Antiprotonen-Falle“, einer Box, die kompakt genug ist, um durch normale Labortüren zu passen und auf einen Lkw verladen zu werden. Jeder Stoß auf der Straße, den das System nicht ausgleicht, könnte das Experiment scheitern lassen.

Gelingt der Versuch, wollen Forscher mittelfristig Antiprotonen vom Cern aus zu anderen Laboren transportieren, zunächst etwa an die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, aber auch nach Hannover und Heidelberg. Bislang ist das Cern der einzige Ort weltweit, an dem Antiprotonen gespeichert werden können. „Wenn es gelingt, Antimaterie-Teilchen zu transportieren und unabhängig vom Ort, wo sie produziert werden, zu untersuchen, ermöglicht das ganz neue Forschung“, sagt Ulrich Husemann, Direktor für Teilchenphysik am Forschungszentrum Desy in Hamburg, der an dem Transportexperiment selbst nicht beteiligt ist. Ziel sei es, die Grundlagen des Universums und damit auch unserer Existenz besser zu verstehen.

Antimaterie hat in der Popkultur einen Ruf als potenzielle Superwaffe erlangt, nicht zuletzt durch Dan Browns Bestseller „Illuminati“ und entsprechende Hollywood-Verfilmungen, in denen Material aus dem Cern zur Bedrohung wird. Die nun in Genf laufenden Arbeiten zielen jedoch nicht auf spektakuläre Anwendungen, sondern auf die nüchterne Ausweitung präziser Messungen: Durch den sicheren Transport der winzigen Antiprotonen-Mengen könnte der Zugang zu dieser seltenen Ressource breiter werden – und damit die experimentellen Möglichkeiten von Universitäten und Forschungszentren, die bislang nicht direkt an den Anlagen des Cern arbeiten können.

Wie stark der Verkehr in einer Stadt stockt, hängt weit weniger allein von der Leistungsfähigkeit des Strassennetzes ab als bislang angenommen. Eine Studie der ETH Zürich und der University of Wisconsin, veröffentlicht in der Fachzeitschrift «Nature Communications», zeigt: Entscheidend ist, wie Wohn-, Arbeits- und Freizeitquartiere räumlich angeordnet sind. Die Forschenden um den Geoinformatiker Yatao Zhang haben 30 Grossstädte weltweit – von Singapur bis Zürich – miteinander verglichen und dabei nicht nur Knotenpunkte und Verkehrsströme auf Strassen, sondern auch Bebauungsdichte, Quartiersstrukturen, Grünflächen und die Nutzung von Flächen für Wohnen, Einkauf, Sport, Verwaltung oder Bildung ausgewertet.

Für ihre Analyse griffen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf Staudaten des niederländischen Unternehmens Here Technologies zurück, das Bewegungsdaten von Fahrzeugen im Fünf-Minuten-Takt erfasst. Mit einer eigens entwickelten Methode konnten sie die wechselseitige Beeinflussung von Stadtmerkmalen und Verkehr über die Zeit hinweg beschreiben und erstmals robuste Ursache-Wirkung-Beziehungen identifizieren. Demnach führt etwa eine zersiedelte Stadtstruktur tendenziell zu mehr Verkehr, weil Distanzen länger werden und Alltagswege häufiger mit dem Auto zurückgelegt werden. Umgekehrt kann eine Mischnutzung von Wohnen und Arbeiten die Pendlerstrecken verkürzen und das Verkehrsaufkommen senken.

Die Befunde lassen sich konkret illustrieren: Ballungen von Freizeit- und Einkaufsangeboten in einzelnen Quartieren erhöhen den Wochenendverkehr, etwa durch Sportanlagen oder grosse Einkaufszentren. In Singapur etwa verstärkt die räumliche Trennung von grossen Wohngebieten und einem Dienstleistungszentrum die Kopplung zwischen Städtebau und Pendlerströmen deutlich. In Zürich ist dieser Zusammenhang laut Studie weniger ausgeprägt. «Verkehr entsteht durch das, was Menschen tun, nicht allein durch die Existenz von Strassen», fasst Erstautor Zhang die Ergebnisse zusammen.

Aus Sicht der Forschenden könnte die neue Methode mittelfristig die Stadt- und Verkehrsplanung beeinflussen. Werden die Erkenntnisse mit Detailstudien einzelner Städte kombiniert, lassen sich Szenarien simulieren: So kann etwa abgeschätzt werden, wie sich der Ausbau eines S-Bahn-Netzes auf Wohnungsbau in der Agglomeration auswirkt – und umgekehrt, wie ein rascher Anstieg von Neubauten in Vororten den Bedarf an zusätzlicher Verkehrsinfrastruktur nach sich zieht. Angesichts immer komplexerer Städte und wachsender Belastung der Verkehrssysteme sehen die Autorinnen und Autoren ein zentrales Ziel darin, Mobilität und Stadtentwicklung gemeinsam zu denken, um urbane Zentren nachhaltiger gestalten zu können.